Phytochelatin-Synthese
Die Bildung von Phytochelatinen (PCs) aus Glutathion, katalysiert durch das Enzym Phytochelatinsynthase (PCS), ist essentiell für die Tolerierung von Cadmium- oder Arsen-Belastung durch Pflanzen, Algen, viele Pilze und einige Tiere.
PC-Synthese-defiziente Arabidopsis thaliana- und Schizosaccharomyces pombe-Mutanten sind hypersensitiv gegenüber Cd2+, Arsenat und Arsenit (AsO43- and AsO2-). Für das verantwortliche Enzym, Phytochelatin-Synthase (PCS)(EC 2.3.2.15), kodierende Gene wurden erstmals aus A. thaliana, Weizen und S. pombe kloniert (Ha et al., 1999; Vatamaniuk et al., 1999; Clemens et al., 1999). Frühe Studien hatten eine ubiquitäre Verbreitung von PCs im Pflanzenreich gezeigt. Dies ist jedoch überraschend angesichts der Tatsache, dass die nur sporadisch und in wenigen Habitaten auftretende Notwendigkeit der Cd- oder As-Entgiftung kaum den nötigen Selektionsausdruck ausgeübt haben kann. Wir arbeiten deshalb daran, andere potentielle Funktionen von PC-Synthasen durch Studien an entsprechenden A. thaliana- und S. pombe-Mutanten sowie PCS-verwandten bakteriellen Proteinen zu identifizieren.
PC-Synthasen sind konstitutiv exprimiert, PC-Synthese erfolgt jedoch nur nach Exposition gegenüber potentiell toxischen Metallkonzentrationen. Wir sind interessiert am Mechanismus der Aktivierung durch Metalle. Dies sind wir auch aus dem Grunde, dass in den letzten Jahren die generelle Bedeutung von Metall-Protein-Wechselwirkungen deutlich stärker erkannt worden ist, z.B. mit der Erkenntnis, dass an der Entstehung zahlreicher menschlicher Krankheiten aberrante Metallbindung und –homöostase beteiligt sein könnten.